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को उड़ाने के लिए कैसे नहीं एक अणु

Published on June 25, 2010 at 7:51 PM

फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर प्रकाश स्रोतों जैसे Linac SLAC राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला में सुसंगत प्रकाश स्रोत (LCLS), दृश्य पर पहुंचे एक अद्वितीय वैज्ञानिक क्षमता का वादा किया: "इमेजिंग एकल शॉट" विचार यह है कि एक एकल, उज्ज्वल एक्स - रे की नब्ज कम पर्याप्त एक नमूना के बारे में पर्याप्त जानकारी है, शायद एक वायरस या डीएनए के एक भूग्रस्त, ऊर्जावान नाड़ी चल रही है पहले अपने सभी परमाणुओं की स्थिति का रिकॉर्ड नमूना के अलावा उत्पन्न कर सकते हैं.

Linac सुसंगत प्रकाश स्रोत है, जो 25 जून के कवर पर दिखाई देता है से पहले वैज्ञानिक प्रकाशन, शारीरिक समीक्षा पत्र के 2010 मुद्दे, एक बुलाया "निराश अवशोषण है कि" क्यों एक्स रे के ultrashort दालों बताते तंत्र का पता चलता है, भले ही वे पैक ऊंची चोटी शक्ति है, अणुओं को कम नुकसान करते हैं.

", यह प्रकाश, मानवता, जो पहले कभी नहीं देखा है की एक नई तरह की है" के ओलिवर Gessner कहते हैं बर्कले लैब 'Ultrafast एक्स - रे रसायन विज्ञान डिवीजन (सीएसडी) में विज्ञान प्रयोगशाला है. "अब तक, कोई भी कभी भी परीक्षण किया गया है क्या अल्ट्रा तीव्र दालों ultrashort एक्स - रे, एक बहुत ही कम समय में सत्ता का एक विशाल राशि देने, वास्तव में अणुओं के लिए अणुओं को वास्तव में एक ही शॉट में imaged किया जा सकता है. होगा या विकिरण उन्हें नुकसान या उन्हें नष्ट भी जल्दी? "

Gessner बर्कले लैब है कि एक साधारण आणविक पर LCLS परमाणु आण्विक और ऑप्टिकल विज्ञान प्रभाव femtosecond एक्स - रे दालों (एक femtosecond 10-15 सेकंड, एक दूसरे के एक quadrillionth है) क्या था अध्ययन करने के साधन का इस्तेमाल एक बहुराष्ट्रीय सहयोग के दल का नेतृत्व प्रणाली, नाइट्रोजन. Gessner और उसकी सीएसडी सहयोगियों ओलेग Kornilov और स्टीफन लियोन, Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशाला और टीम के अन्य प्रमुख सदस्यों के स्टीफन प्रैट के साथ काम है, महत्वपूर्ण विश्लेषण और डेटा की व्याख्या प्रदर्शन किया और क्या निकला भौतिकी मॉडलिंग के लिए एक काफी आश्चर्य की बात है प्रयोग हो .

प्रयोग अवधि में 280 से केवल चार femtoseconds को लेकर दालों के साथ नाइट्रोजन के अणुओं को नष्ट करना करने के लिए कहा जाता है. चूंकि प्रत्येक नाड़ी की एक ही नंबर फोटॉनों (प्रकाश की कण) पैक, के रूप में पीक शक्ति बढ़ दालों कम वृद्धि हुई. फिर भी, कम से कम दालों कम से कम नुकसान था.

नोरा Berrah और पश्चिमी मिशिगन विश्वविद्यालय के Matthias Hoener, बर्कले लैब के उन्नत हल्के स्रोत पर मेहमानों, क्रमशः प्रमुख अन्वेषक और कागज रिपोर्टिंग के पहले लेखक परिणाम है, जो शारीरिक समीक्षा पत्र 25 जून 2010 के अंक में छपी थी और ऑनलाइन उपलब्ध नहीं है ग्राहकों के लिए.

नाइट्रोजन के अलावा लेना

एक नाइट्रोजन अणु के दो परमाणुओं के प्रत्येक सात इलेक्ट्रॉनों है. LCLS अनुसंधान दल 1.1 नैनोमीटर तरंग दैर्ध्य एक्स - रे (एक नैनोमीटर एक मीटर का एक billionth है), जिसका फोटॉनों एक परमाणु कोर इलेक्ट्रॉनों, नाभिक निकटतम orbitals में उन लोगों के साथ लगभग विशेष रूप से बातचीत के साथ काम किया. जब एक फोटोन एक परमाणु के एक आंतरिक इलेक्ट्रॉन, एक बाहरी इलेक्ट्रॉनों जल्दी से छेद में गिर जाता है की एक बरमा क्षय प्रक्रिया बुलाया है कि एक तिहाई परमाणु से अलग हो इलेक्ट्रॉन के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करता है, दस्तक देता है. यह परमाणु "दोगुना ionized" पत्ते - कम दो इलेक्ट्रॉनों की कुल, इस प्रकार दो सकारात्मक चार्ज होने.

यदि एक ही एक्स - रे नाड़ी में अधिक photons एक ही परमाणु मारा, कोर इलेक्ट्रॉनों पर अलग हो सकते हैं और फिर से अधिक है, प्रत्येक ionization घटना बरमा क्षय के द्वारा पीछा किया जा रहा है - या, अत्यंत उज्ज्वल दालों के मामले में भी दोहरे कोर छेद बनाने एक ही परमाणु या प्रत्येक में एक छेद में दोनों के साथ एक नाइट्रोजन अणु,.

यह शोधकर्ताओं के लिए कोई आश्चर्य की बात थी कि एक्स रे उच्च ऊर्जा (एक दूसरे लंबे समय से 280 quadrillonths!) "लंबे" नाड़ी, एक के बाद एक फोटान के साथ परमाणु मार, सभी अपने इलेक्ट्रॉनों की सात की एक परमाणु पट्टी सकता है, यह सात सकारात्मक चार्ज के एक नंगे कोर को कम करने.

एक अणु में उच्च प्रभारी राज्य आयनों मजबूत Coulomb बलों, प्रतिकारक बलों है कि अपनी परमाणु अलावा झटका करने की कोशिश के कारण है. लेकिन शोध टीम के महत्वपूर्ण लग रहा था कि नाइट्रोजन के अणुओं में ही कम प्रभारी राज्यों का उत्पादन कम पल्स लंबाई के साथ है, भले ही अपने चरम शक्ति अधिक है.

जब दालों सात femtoseconds या उससे कम अवधि में हैं, उनके फोटॉनों परमाणु के माध्यम से आगे बढ़ रहे हैं तो करीब एक साथ कि बरमा क्षय अक्सर नहीं कोर छेद काफी तेजी से भर सकता है फोटॉनों के लिए पल्स बाद में उन्हें फिर से photoionize. Unfilled छेद कम भीतर इलेक्ट्रॉन लक्ष्य का मतलब है. उच्च राज्यों के प्रभारी संख्या तेजी से गिर जाता है.

Last Update: 9. October 2011 03:56

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